JPS60206069A - 電荷転送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、映像信号処理や固体撮像素子等に利用するこ
とができる電荷転送装置に関するものである。

（従来例の構成とその問題点） 従来、電荷転送装置としてはＣＣＤ　（ＣｈａｒｇｅＣ
ｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　）が広く用いられてい
る。

第１図は従来のＣＣＤによる２相駆動型電荷転送素子の
構成を示すもので、電荷転送が２相クロツクで行なわれ
る場合のものである。１，３．５は第１の転送ダート電
極群、２，４．６は第２の転送ダート電極群であシ、こ
れらは通常多結晶珪素層で構成されることが多く、７は
埋込み層、８は半導体単結晶基板、９は電荷転送の方向
を決める拡散領域、１０は転送ダート電極間および転送
ダート電極１〜６と半導体単結晶基板８との間の２酸化
珪素層である。

第２図は電荷転送チャンネルのチャンネルポテンシャル
を示す図であシ、■は転送りロックφｌが゛・・イレベ
ル″、＠は転送りロックφ２が“ハイレベル″の状態に
・相当する。

第３図は電荷転送構造における、転送ダート電極に印加
されるクロック電圧に関する電気的等価回路を示し、転
送りロックφｌが印加される転送ダート電極の対半導体
単結晶基板８に対する静電容量をＣＩ、同じくφ２のそ
れをＣ２、転送ｒ−ト電極間の結合容量をＣｘで表わす
。

第４図は転送りロックφｌ　、φ２に対する通常動作で
の転送波形を示す図でアシ、相補的関係にある。

第５図（４）は単相クロック動作電荷転送線での転送構
造を示すもので、ここでは転送ケ゛−ト結線と断面を示
し、 第５図ω）は電荷転送時の被転送電荷が見るチャンネル
Ｉテンシャルを示す図であシ、■は単相駆動における被
転送電荷である。

第５図の動作は第２図における２相クロツクのうちのφ
２クロックを直流バイアスとした動作に相当し、その値
はφｌクロックの“ハイレベル″′と”ロウレベル”の
ほぼ中間に設定される。このためにφ２は■２と記され
ている。

このような電荷転送の構造においては、転送動作はそれ
ら転送ダート電極群への充放電に伴なう電力消費が発生
し、転送段数が増大し、高速転送動作が行なわれると消
費電力は急激に増大することは原理的に避けられない。

すなわち、従来例における動作では電荷転送の一段毎に
前記等価回路の静電容量ＣＩ　ないしはＣ２に充電され
ていた電荷を棄て去シ、新らたに静電容量Ｃ２またはＣ
。

に充電することになるからである。

従って、電荷転送段が増大し、電荷転送段５００段、転
送りロック１４　ＭＨｚ程度になると、電荷転送に必要
な駆動に要する電力消費は数１００ミリワツトに達する
。そこで、転送電極の一つの組の放電すべき電荷を他の
転送電極の充電に利用することが考えられる。

電荷転送動作における一つのクロックの転送電極が１ハ
イレベル”から“ロウレベル”に放電する際に、放電す
べき電荷を、他方の“ロウレベル”から１ハイレベル″
′に充電すべき転送電荷として使う回路が発明されてい
る。しかし、インダクタンスを転送ケ９−ト電極の対半
導体基板容量と組み合わせる従来例では、転送りロック
を一時的に停止することは極めて難しい。すなわち、共
振回路における断続的動作は固有振動を破壊することを
意味し、転送の開始、停止において定常値と異なった動
作になることは避は難い。このため、固体撮像素子のよ
うな場合には使用が実質的に不可能である。

（発明の目的） 本発明は、上記のような問題点を解決するものであシ、
継続的駆動をも可能とする、低消費電力駆動の可能な電
荷転送装置を提供しようとするものである。

（発明の構成） 本発明の電荷転送装置は、転送ダート電極群と、それら
と結合されたインダクタンスＬを含み、前記転送ダート
電極群に蓄えられた電荷を一時的に移す代替容量と、そ
のためのスイッチ群から成シ、これによって、電荷転送
を一時停止するときは、転送電極を一定の直流値に移行
することが可能となる構成としたものである。

（実施例の説明） 第６図は本発明の電荷転送装置の駆動回路の構成を示す
一実施例の回路図で、１１はインダクタンス、１２は容
量、１３，１４．１５はスイッチ、１６は転送ダート電
極の等個入力容量、１７は容量１６に対する等価代替容
量、１８はバイアス回路、１９は抵抗である。

転送りロックφｌの転送ゲート電極の等個入力容量１６
に充電されていた電荷を放電したままで転送を停止する
場合は、転送りロックφ１が１０ウレベル″の時にスイ
ッチ１３及び１５を“接″にしスイッチ１４を１断”と
し、転送ダート電極のバイアス回路１８の電圧■１＝０
とする。また、転送りロックφ１の転送ダート電極を“
ハイ１／ペル”の状態で停止したい時は、Ｖｌを“ハイ
レベル”としておき同様にすればよい。

一方、転送の停止の状態から、電荷転送の駆動の状態に
入る時は、スイッチ１３及びスイッチ１５は“接”とし
、スイッチ１４は断とすることによって転送動作が開始
される。これによって共振状態は大きく乱されることが
無くなる。転送ダート電極の等“個入力容量１６に等し
い代替容量１７が“断”の一時停止の状態で、代わシに
共振容量として作用するためインダクタンス１１のＬＣ
共振条件が維持される。

第７図（４）及び（Ｂ）は本発明による転送駆動回路に
おける転送りロック波形を示すもので、Ｈ及びＬはそれ
ぞれクロ、り電圧１ハイレベル”及び”ロウレベル”を
示し、いずれも正弦波電圧となっている。ここで、７（
Ａ）は転送動作が停止の状態から転送に入る場合の転送
ダートの電圧を示し、７ω）は転送の状態から停止の状
態に入る場合の転送ダートの電圧を示している。

なお、単相りｏツクによる転送動作の場合の転送ダート
電極の電圧振動もそれらの内のいずれかで表わされるこ
とになる。

第８図は本発明の電荷転送装置における駆動回路の他の
実施例を示す図であシ、２相クロツク電荷転送素子の場
合の例を示すもので２０，２１は２相クロツクφｌ　、
φ２に対する転送ｒ−ト電極等価入力容量、２２．２３
は等個入力容量２０゜２１に対する転送動作停止の場合
の等価代替容量、２４〜２９はスイッチ、３０はダート
電極間容量ＣＸを、また３１はダート電極間容量３０の
代替容量である。

ここで、転送動作中はスイッチ２４及び２５は１接”で
あり、スイッチ２６〜２９は１断”である。転送動作が
“断”となる時はそれら各スイ。

チの状態は逆転される。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば断続的駆動が可能
となシ、映像信号処理や固体撮像素子のように、転送を
一時的に停止ないしは周期的に停止させる必要がある場
合にも使用することが可能となる利点を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＣＣＤによる２相駆動型電荷転送素子の
構成を示す図、第２図は電荷転送チャンネルポテンシャ
ルを示す図、第３図は電荷転送構造における、転送ダー
ト電極に印加されるクロック電圧に関する電気的等価回
路を示す図、第４図は転送りロックに対する通常動作で
の転送波形を示す図、第５図（４）は単相クロック動作
電荷転送線での転送構造を示す図、第５図φ）は電荷転
送時の被転送電荷が見るチャンネルポテンシャルを示す
図、第６図は本発明の電荷転送装置の駆動回路の構成を
示す一実施例の回路図、第７図（Ａ）及び（Ｂ）は本発
明による転送駆動回路における転送りロック波形を示す
図、第８図は本発明の電荷転送装置における駆動回路の
他の実施例を示す図である。 １〜６・・・転送ダート電極、７・・・埋込み層、８・
・・半導体単結晶板、９・・・拡散領域、１０・・・２
酸化珪素層、１１・・・インダクタンス、１２・・・容
量、１３〜１５・・・スイッチ、１６・・・転送ダート
電極の等個入力容量、１７・・・等個入力容量１６に対
する等価代替容量、１８・・・バイアス回路、１９・・
・抵抗、２０．２１・・・２相クロツク転送ダ一ト電極
等価入力容量、２２．２３・・・等価入カ容量２０．２
１に対する等価代替容量、２４〜２９・・・スイッチ、
３０・・・ダート電極間容量、３１・・・ダート電極間
容量３０の代替容量、φ１　、φ２・・・転送りロック
、■・・・被転送電荷。 第１図 第２図 第３図 第４図 （Ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　多数の転送ダートを有する電荷転送部と、前記
   転送ケ゛−トにクロック電圧を与える駆動回路部分と、
   前記転送ダートの電極入力容量に相当する容量部分と、
   駆動クロック電圧の入力端から前記転送ケ゛−トに到る
   区間に設けられ、前記容量部分に前記クロック電圧を切
   替え接続することを可能とする複数個のスイッチと、前
   記切替え時に前記転送ダートの電位を保持する回路とか
   らなることを特徴とする電荷転送装置。
2. （２）電荷転送ケ゛−トの電極入力容量に相当する容量
   および転送りロック入力部から、前記転送ダートまたは
   前記相当容量に到る区間、もしくは転送ダート電位保持
   回路が同一半導体基板上に設けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の電荷転送装置。